JPS5810793B2 - スイツチ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はバブル磁区に対する改良された電流制御式転
送スイッチ、更に具体的に言えば、従来の転送スイッチ
に較べて、転送電流の大きさを実質的に減少した転送ス
イッチに関する。

バブル磁区貯蔵装置では、屡々転送スイッチを必要とす
る。

こういうスイッチは、バブル磁区がスイッチに供給され
た入力の制御の下に、新しい伝播通路に入る様に、バブ
ル磁区の通常の伝播通路を変える為に使われる。

この入力は、例えば別のバブル磁区によって供給するこ
とが出来る磁界、電流パルス、又は磁気素子の漂遊磁界
である。

普通の転送スイッチは転送動作を行なう為に切換え電流
を利用し、バブル磁区を通常の伝播通路に保持する為に
電流パルスを印加する（こういうスイッチは「保持の為
に駆動する」スイッチと呼ぶことが出来る）か、或いは
バブル磁区を新しい伝播通路に送込む為に転送動作を行
なうのに電流パルスを印加する（こういうスイッチは「
転送の為に駆動する」スイッチと呼ぶことができる）。

電流制御式転送スイッチを用いた非常に高密度の磁気バ
ブル装置を動作させる際の主な難点は、非常に小さいバ
ブル磁区を移動するのに適切な切換え電流を供給する点
にある。

一般に、バブル磁区の寸法が減少すると、バブル媒質の
磁化４πＭが増加し、バブルの伝播に必要な駆動磁界Ｈ
ＸＹの大きさも増加する。

比例の法則から、バブルの直径が減少すると、所定の転
送スイッチの設計で必要な切換え電流は略一定であるこ
とが判る。

然しバブル磁区の直径が更に小さくなると、スイッチの
構造上の特徴に課せられる最小限の線幅も減少する。

所要の切換え電流が略一定であるから、バブルの直径、
従って磁気片の構造的な特徴が下降するのにつれ、切換
えに必要な電流密度が非常に大きくなる。

電流密度の高いことが、電流を通す導体の性質に悪影響
を及ぼすエレクトロマイグレーションの為これが問題に
なる。

この問題を避ける為、電流制御以外の原理に基づいて動
作するスイッチが考え出された。

例えばバブル磁区の伝播に使われる回転駆動磁界を適正
な順序にすることにより、切換え動作を行なうことが出
来る。

これは例えばＩ ＢＭ ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｓｃ
ｌｏｓｕｒｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ、誌第１５巻第７号（
１９７２年１２月号）、第２０９３頁所載のＷＦ、 Ｂ
ｅａｕｓｏｌｅｉｌ他の論文、並びに米国特許第３６１
３０５８号及び同第３５４３２５２号に記載されている
。

これは転送電流を必要としないので、理想的な解決策で
ある様に見えるが、許容し得る様な動作マージンを得る
為には、磁気片の転送スイッチ素子並びにバブル伝播素
子の形状を適切にする為にかなりの努力を必要とする。

更に、所定のバブル磁区モジュール内にある全てのスイ
ッチが必然的に同じ駆動磁界順序の作用を受けるので、
磁気片並びに装置全体の設計にかなりの拘束が加えられ
る。

駆動磁界を変えることによってバブルの通路を選択する
別の方式が、米国特許第３５３０４４６号及び同第３５
４１５３５号に記載されている。

これらの米国特許では、バブルの伝播方向を変える為、
又は回転が起るチャンネルを選択する為、回転駆動磁界
の振幅を変える。

然し、こういう方式は、所望の伝播方向を持たせる為に
素子の形状を変えたり、或いはバブル磁区を移動させる
のに使われる伝播素子の材料の性質を変えることを必要
とする場合が多いので、それ程望ましくない。

その為、余分の製造工程が必要になるし、相異なる磁気
的な性質を持つ少なくとも２種類の材料を使う必要があ
る。

電流制御式転送スイッチは、業界における開発が最も広
範囲に及んでいる形式の転送スイッチであると思われる
。

これは、貯蔵されている情報を保持出来る様にする為に
バブル磁区を２つの部分に分割する「複製」形のスイッ
チと、貯蔵されたバブル磁区を分割しない普通の形式の
転送スイッチとの両方がある。

こういうスイッチの多くは、マスク工程が１回の製造方
法を使える様にする為に、全部が１種類の材料で作られ
る様に設計されている。

この様な単一レベル・メタラージ（Ｓ ＬＭ）法は、特
に（直径が１ミクロン以下の）非常に小さいバブル磁区
を使う時、望ましい特徴である。

特に米国特許第３９８４８２３号には、成る順序の電流
パルスを印加して磁区を引伸してから、それを切断して
複製／転送動作を行なう複製形転送スイッチが記載され
ている。

このスイッチは、引伸し及び複製動作の間、駆動磁界の
向きを一定の方向に保つ手段を含む。

これは、駆動磁界の向きの変化がない状態で検出を行な
うことが出来る停止−始動動作が可能になり、それが信
号対雑音比及び論理回路の設計に有利であるから、利点
があると思われる。

引伸し一枚製動作の間、駆動磁界をすっかり終了させる
場合、一定の向きを持つ別の磁界を印加する。

米国特許第３９８４８２３号には、転送動作の際に駆動
磁界を変更したものを組合せて制御電流を使う転送スイ
ッチが記載されているが、これは僅かな転送電流だけで
済むスイッチを対象とするものではない。

この米国特許のスイッチでは、転送動作の間、駆動磁界
の大きさは一定のままで、その向きは一定である。

こうすると位相の点では許容範囲が大きくなるが、非常
に小さいバブル磁区を使うスイッチの所要電流は小さく
ならない。

従って、この発明の主な目的は、少量の転送電流で済む
改良されたバブル磁区転送スイッチを提供することであ
る。

この発明の別の目的は、１ミクロン又は１ミクロン以下
のバブル磁区を転送する様に寸法を小さくしても、不利
な程大きな電流を必要としないバブル磁区転送スイッチ
を提供することである。

この発明の別の目的は、どんな設計のバブル磁区転送ス
イッチでも、転送電流の振幅が最小限で済む様な様式で
転送スイッチを作動する方式を提供することである。

この発明の別の目的は、単一レベルメタラージによって
製造することが出来ると共に、転送電流の振幅が最小限
で済むバブル磁区転送スイッチを提供することである。

この発明の別の目的は、バブル片肉にある他の装置のマ
ージンに悪影響を与えない駆動磁界順序と共に、最小限
の振幅の電流を転送スイッチに使うバブル磁区片を提供
することである。

この発明の別の目的は、磁化の反転による問題を最小限
に抑えた、改良された電流制御式ＳＬＭバブル磁区スイ
ッチを提供することである。

この発明の別の目的は、普通とは異なる形で印加される
連続的な駆動磁界サイクルを用いる改良されたバブル磁
区片を提供することである。

この発明の別の目的は、雑音信号を最小限に抑えること
が出来るようなバブル感知装置の設計をし易くする駆動
磁界サイクルを用いたバブル磁区片を提供することであ
る。

この発明の別の目的は、スイッチ並びに伝播素子のいろ
いろ異なる設計に応用することが出来る方式により、バ
ブル磁区装置の動作を改善することである。

この発明は電流制御式転送スイッチ、並びに該スイッチ
におけるバブル磁区の伝播通路を制御するのに必要な電
流の大きさを減少する方式に関する。

この方式は、電流密度が大きい為起るエレクトロマイク
レージョンの問題が特に重大となる直径の非常に小さい
バブル装置の設計に有用である。

電流のみによって作動される従来の転送スイッチは、非
常に小さいバブル装置に対しては許容し難い程大きな電
流密度を必要とする。

他方、駆動磁界によって制御される転送スイッチは、全
てのスイッチから見た駆動磁界順序が同じであるし、磁
気片上にある他の装置も同じ駆動磁界順序を受けるので
、マージンが狭い傾向があると共に、磁気片の設計の自
由が制限される。

この為、この発明は電流制御と共に駆動磁界順序の変化
を利用して、バブル磁区の通路を切換える改良された方
式を提供する。

特に、駆動磁界の大きさが減少しつつある時、又は駆動
磁界の大きさが非常に小さな値（好ましくはゼロ）であ
る時、バブル磁区の通路の選択を行ない、駆動磁界の影
響を克服する為に、電流レベルを大きくしなくてもよい
様にする。

更に、この方式は、電流の小さい転送スイッチになる様
にすると同時に、磁気片上にある他の装置のマージンに
悪影響を与えない様に、完全な磁気片をどの様にして設
計し得るかを例示する。

１実施例では、転送（通路の選択）の時に、バブル磁区
を伝播させる為に普通便われる回転駆動磁界の方向順序
を変えると共に電流パルスによって、転送通路を決定す
る。

他の時、駆動磁界順序は変更せず、普通は連続的な３６
０℃回転サイクルである。

スイッチの多くの設計では、バブルが２つの磁気素子の
間にある時ではなく、バブルが磁気素子上にある時に、
バブルがたどる通路の選択が行なわれる。

こうすると、こういうスイッチでは、必要な電流の大き
さが更に減少する。

別の利点は、単一レベル・マスク形のいろいろ形式のス
イッチに伴う故障のメカニズム、即ち磁化反転の影響に
よって、導体の所でバブルの時機尚早の条片化並びに崩
壊が起ることが、この駆動磁界順序によって達成される
停止−始動動作の際には抑圧されることである。

別の実施例では、電流の小さい転送スイッチが、連続的
な３象現磁界サイクルに従う駆動磁界を用いて動作する
。

この駆動サイクルでは、駆動磁界が約２７０１こわたっ
て一定の振幅で回転し、その後一層小さい振幅に減少し
、９０°先の所で再び最初の振幅から始まる。

転送電流パルスは、駆動磁界の振幅が減少しつつある間
、又はそれが小さな振幅である時に印加される。

正弦状又は三角状の駆動という様な駆動磁界の変形も使
うことが出来る。

転送素子、伝播素子、発生素子及び検出素子を含めて、
同じ磁気片上にある全ての装置が同じ「３象限形」駆動
磁界サイクルで動作し、従って、常に同じであるから、
これを「連続形」磁界サイクルと呼ぶ。

１サイクルの相異なる部分で振幅が異なる駆動磁界を用
いる種々の駆動磁界サイクルが米国特許第３９５２２９
２号に記載されている。

然し、こういうサイクルは、電流の助けを借りる一層効
率のよい転送スイッチとする為に使われているのではな
い。

この様に変更した駆動磁界サイクルは、完全なバブル磁
区記憶装置における全ての作用に普通に使われる駆動サ
イクルであるから、最初の実施例で使う駆動磁界サイク
ルよりも、スイッチの動作にとって一層便利である。

この為、全ての装置は１種類の駆動磁界サイクルだけで
設計することが出来る。

別の利点として、この形式の、転送スイツチは、複製形
バブル発生装置からのデータ・パターンを制御する為に
使うことが出来る。

更に、３象限形駆動磁界サイクルを使うことは、感知装
置内の磁区が休止状態にあるべき駆動磁界サイクルの「
停止」部分の間（振幅が減少しつつある時）だけ、感知
信号をストローブする様に、バブル検出器を構成するこ
とが出来ることになる。

この為、バブルが存在しない時、磁気抵抗形バブル検出
器が雑音を拾うことがなくなる。

この雑音を拾うことは、駆動磁界によって磁化の反転に
起因するバルクハウゼン雑音信号が生ずるので、一般的
に見られた問題であった。

駆動磁界サイクルは何通りかに変更することが出来る。

駆動磁界を最小限にした時間の間、保持磁界を使うこと
により、その必要がある場合、駆動磁界がオフである時
に、情報を保持し易くなる。

こうすると、転送用の切換え電流は若干増加するが、そ
れでも所要電流の大きさは、普通の場合よりずっと小さ
い。

この方式は、１回のマスク工程しか使わない単一レベル
・メタラージで製造された転送スイッチ或いは多重レベ
ルのメタラージで構成された転送スイッチに応用するこ
とが出来る。

ＳＬＭ形スイッチでは、制御導体と、バブル伝播通路を
構成する磁気素子とは同じ材料で構成されているが、多
重レベル形スイッチでは、転送制御導体は、磁気伝播素
子にするのに使われる材料とは違う材料で構成される。

この発明の方式は、いろいろ異なる形式のスイッチに用
いることが出来るが、その若干の形式を説明する。

切換えの際の磁界順序の変化 第１Ａ図は、従来知られている様な大ループ／小ループ
形バブル磁区記憶装置の一部分を示す。

図示の回路はバブル磁区材料２０に設けられる。

この材料は去の中にバブル磁区を維持することが出来る
任意の材料であってよい。

このバブル磁区記憶装置は書込み大ループ２２を持ち、
磁界ＨＸＹが媒質２０の平面内で向きを変える時、バブ
ル磁区が矢印２４の向きに大ループに沿って移動する。

この図では、書込み大ループ２２がＴ形棒２６及びＩ形
棒２８で構成される。

書込み転送ゲート３０が破線の囲みの中に示す素子を含
んでおり、小ループ３２に貯蔵する為、書込み大ループ
２２から小ループ３２にバブル磁区を選択的に転送する
為に使われる。

小ループ３２も、図示例では、Ｔ形棒３４及び■形棒３
６で構成される。

やはり破線の囲みの中に示した、小ループ３２の他端に
ある読出し転送ゲート３８を使って、小ループ３２から
読出し大ループ４０ヘパプル磁区を選択的に転送する。

典型的には、読出し大ループ４０はＴ形棒４２及び■形
棒４４で構成される。

磁界ＨＸＹの向きが変わると、ループ４０内のバブル磁
区が矢印４６の向きに検出器（図に示してない）まで移
動する。

バイアス磁界Ｈｂがバイアス磁界源４８によって発生さ
れ、材料２０内のバブル磁区の寸法を安定にする為に使
われる。

駆動磁界源５０を用いて平面内駆動磁界ＨＸＹを発生す
る。

典型的には、駆動磁界源５０はコイルに流れる電流の種
々の組合せによって所望の形の駆動磁界が発生される様
に、バブル磁区片の周囲に直角位相に配置された、電流
を通すコイルで構成される。

転送電流源５２は、書込み転送ゲート３０及び読出の転
送ゲート３６にある導体に電流制御入力を供給する為に
使われる。

磁界源４８，５０並びに転送電流源５２は、制御装置５
４からの入力によって同期して動作する。

記憶装置内にあるいろいろな素子の動作を同期させる為
、装置５４がバブル磁区記憶装置全体の種々の装置に対
してクロック入力並びにトリガ・パルス入力を供給する
。

第１Ｂ図に書込み転送ゲート３０を示す。

この転送ゲートは、Ｙ形棒５６、導体Ｃ１、■形棒５８
及び導体Ｃ２で構成される。

Ｉ形棒５８の両側に■形棒６０がある。

導体Ｃ１、Ｃ２がＹ形棒５６及び■形棒５８と同じ材料
で構成されているから、この図にはＳＬＭ形スイッチを
示しである。

典型的には、ＮｉＦｅの様な透磁性材料を使う。

転送を行なう時の書込み転送ゲート３０の動作は次の通
りである。

磁界ＨＸＹが方向１にある時、バブル磁区はＹ形棒５６
の下端の位置Ａにある。

この時磁界ＨＸＹを停止して振幅を減少し、磁界を回転
させずに、ＨＸＹの向きを１−３−１の順序で変える。

ＨＸＹが３の方向にある時、バブルがＩ形棒５８の頂き
の位置Ｂに移動する。

導体Ｃ１゜Ｃ２に適当な電流を印加してこの移転を助け
ることが出来る。

その後、磁界ＨＸＹ力坊向１に反転すると、バブルは■
形棒５８の底の位置Ｃに行くか、又は■形棒５６上の位
置Ａに戻るかを選べる。

この選択は、線Ｃ１及びＣ２に適当なパルス電流を加え
ることによって決定することが出来る。

１−３−１の順序の結果として、バブルが位置Ａにとど
まる場合、普通の１−２−３−４−１−の回転を磁界Ｈ
ＸＹが再び開始した時に、バブルは書込み大ループ２６
を伝播し続ける。

即ち、バブル磁区は矢印６２の方向に沿って書込み転送
スイッチ３０に入り、矢印６４の方向に沿ってこのスイ
ッチから出て行く。

他方、前述の１−３−１の順序の結果、バブルが■形棒
５８の底の位置Ｃにとどまっている場合、バブルは矢印
６６の方向に小ループ３２へ移動する。

これによって転送動作が行なわれる。小ループから読出
し大ループ４０への読出しも同様に行なわれるが、パル
ス順序は３−１−３を使う。

この動作が第１Ｃ図に示されており、この図に読出し転
送スイッチ３８が示されている。

スイッチ３８は１形棒６８、Ｔ形棒７０及び導体Ｃ３、
Ｃ４で構成される。

小ループにある素子７２及び１形棒７４の一部分も示し
である。

磁界ＨＸＹの回転に応答して、バブル磁区が小ループ３
２内を矢印７６の向きに移動する。

ＨＸＹが方向３にある時、バブル磁区は■形棒６８の頂
きの位置りにある。

ＨＸ Ｙ／がゼロまで減少し、その後方向１に反転する
と、このバブルが■形棒６８の底の位置Ｅに移動する。

この移動を助ける為に、導体Ｃ３゜Ｃ４に適正な向きの
電流を印加することが出来る。

その後磁界ＨＸＹが位相３に反転すると、バブルは位置
りに戻ることも出来るし、或いはＴ形棒７０上の位置Ｆ
へ移動することも出来る。

磁界ＨＸＹが再び３−４−１−２−３−の回転を開始す
る時、前者が選択されれば、バブルは小ループ３２内に
とどまっているが、後者が選択されれば、バブルが読出
し大ループ４０に読出される。

バブルが位置Ａ（第１Ｂ図）にある時、位置Ｄ（第１Ｃ
図）にあるバブルはなく、その逆も真であるから、書込
み及び読出し動作は互いに影響しない。

他方、他の全ての伝播素子上にあるバブルは、実質的に
動作マージンを失なうことなく、３−１−３及び１−３
−１の変化に耐えることが出来なければならない。

実験室の試験によると、バブルは実際にバイアス磁界の
成る範囲にわたり、−直線上にある２つの１形棒の間を
移動し得ることが判った。

この為、この形式の始動−停止動作は、記憶装置片で首
尾よく達成することができる。

回転磁界）Ｉｘｙを停止して振幅を減少した時に、転送
スイッチの電流を印加することに注意されたい。

例えば１−３−１の変化は、ＨＸはゼロの値のままでい
るが、その間ＨＹがゼロまで減少し、次いで負の同じ大
きさまで増加することを意味する。

従って、この変化の間に転送電流を印加すれば、電流パ
ルスを印加する時、駆動磁界ＨｘＹ＝ＨＸ＋ＨＹの振幅
が減少しているから、必要な電流の大きさが減少する。

第２Ａ図、第２Ｂ図及び第２Ｃ図は、転送を希望する時
、駆動磁界順序の変化と共に、非常に小さい電流レベル
の転送電流を利用して転送動作を行なうスイッチの他の
実施例を示す。

第２Ａ図の回路を記憶装置としての構成は第１Ａ図の回
路と同じであるから、同じ作用素子を表わすのに同じ参
照数字を用いている。

即ち、第２Ａ図は書込み大ループ２２、貯蔵小ループ３
２及び読出し大ループ４０を示している。

（破線の囲みの中にある）書込み転送ゲート３０を使っ
て、バブル磁区を書込み大ループ２２から小ループ３２
に転送する。

これに対応して、破線の囲みの中に示す読出し転送ゲー
ト３８を使ってバブル磁区を小ループ３２から選択的に
取出し、読出し大ループ４０に伝播させる。

第２Ａ図の記憶装置内にある種々の装置が、駆動磁界Ｈ
ＸＹの向きの変化に応答して動作する。

普通の動作では、これは連続的に回転する磁界であって
、一定の向きに３６０°にわたって移動する。

然し、第２Ｂ図及び第２Ｃ−図から判る様に、書込み導
体Ｃｗ及び読出し導体ｃＲに転送電流を印加する転送動
作の間、磁界ＨＸＹの順序を変える。

図面を簡単にするため、第１Ａ図に示した種々の磁界源
及び電流源は、第２図には示してない。

第２Ｂ図で、書込み転送ゲート３０は書込み導体Ｃｗが
交差している■形棒７８で構成される。

１形棒７８及び導体Ｃｗは、ＳＬＭ形スイッチにしたい
場合、同じ材料で構成することが出来る。

；この図には、小ループ３２の一部分を構成する磁気素
子８０と、バブル磁区を読出し大ループ４０へ持って来
る伝播通路の一部分として使われる■形棒８２も示され
ている。

磁界ＨＸＹが方向１にある時、バブル磁区は磁気素子７
８の頂きの位置Ａにある。

バブル磁区を小ループへ転送したくない場合、磁界ＨＸ
Ｙの回転を続ける。

バブルは左側のＴ形棒８０へ伝播する。

他方、小ループ３２に転送したい場合、磁界ＨＸＹを位
相１で停止し、ゼロまで減少する。

希望によっては、転送スイッチのマージンを改善する為
、数エルステッドの小さな保持磁界を方向１に印加する
ことができる。

然し、こういう保持磁界は絶対に必要なものではない。

次に導体Ｃｗに適正な向きの電流を印加し、棒７８上の
位置Ａにあるバブル磁区をこの棒の底にある位置Ｂへ持
って来ることが出来る。

その後、回転磁界ＨＸＹを再開するが、方向１ではなく
、方向２から再開する。

その時、位置Ｂにあるバブル磁区が矢印８４の向きに、
垂直方向下向きに小ループ３２へ移動する。

その後、導体Ｃｗの電流を取去ることが出来る。

この始動−停止動作を受けた後、記憶装置内の他の位置
にあるバブル磁区は正常に伝播を続けるが、この磁界順
序の変更の間に、１つのバブル磁区が首尾よく小ループ
に転送されている。

転送用■形棒７８に付した破線８６は、回転磁界Ｈｘｙ
を位相２で再開する際、広いマージンを維持し易くする
為、素子７８に付加することが出来る別の棒を表わす。

然し、棒８６は転送スイッチに絶対に不可欠なものでは
ない。

第２Ｃ図は読出し用転送スイッチ３８を示す。

このスイッチは読出し導体（４が交差している■形棒８
８で主に構成されている。

書込み転送スイッチ３０と同じく、破線で示した棒９０
を付加して、読出し転送の際に広いマージンを維持する
助けにすることが出来る。

磁気素子９２は小ループ３２の一部分であり、■形棒９
４は、小ループ３２から取出したバブル磁区を読出し大
ループ４０へ持って来る伝播通路の一部分である。

この為、バブル磁区は普通は小ループ３２内を矢印９６
の向きに伝播する。

それを読出し大ループ４０に転送したい時にだけ、バブ
ル磁区が矢印９８で示す方向に沿って移動する。

読出しの場合、磁界ＨＸＹが方向１にある時にＩ形棒８
８の頂きの位置Ｃにあるバブル磁区を考える。

このバブル磁区を小ループ内に保持したい場合、磁界Ｈ
ＸＹは引続いて２−３−４−の方向に回転する。

バブル磁区を読出し大ループ４０に転送したい場合、磁
界ＨＸＹは方向１にある時にオフに転する。

適正な向きの電流を導体ＣＲに印加し、バブルを位置Ｃ
から■形棒８８の底の位置りに転送する。

その後回転磁界ＨＸＹを方向２から再開すると、バブル
は下向きに伝播を続け、Ｉ形棒９４に移動し、その後矢
印９８の向きに移動する。

２番目の実施例（３象現形磁界サイクル）の説明から明
らかな様に、普通の３６０°の回転の代りに連続的な３
象現形磁界サイクルを使うことが出来、この変更した順
序は方向１で磁界をオフに転じ、その後方向２でオンに
転する。

この３象現形サイクルは伝播並びに切換えの両方に使う
ことが出来、従って「連続的」である。

この場合磁界の変化は、方向１でオフにし、次に方向２
で再びオンにするから、実質的に３象現形サイクルであ
る。

第３Ａ図は前述の様式で動作する別の形式のスイッチを
示す。

即ち、スイッチを通るバブル磁区の通路を決定する為に
スイッチに電流を印加するのと同時に、印加磁界の順序
を変更する形式である。

詳しく言うと、このスイッチは主に磁気素子１００で構
成される。

磁気素子１００が棒部分１０２を持ち、これは磁界ＨＸ
Ｙ（第３Ｂ図）が方向２にある時に、棒１０２の端に磁
極２を発生する為に使われる。

磁気素子１０４がバブル磁区小ループの角廻り素子とし
て使われ、この為通常、磁区は矢印１０６の向きに下向
きに移動してスイッチに入る。

磁気Ｉ形棒１０Ｂ、１１０も設けられている。

導体Ｃが磁気素子１００の一部分と交差する。

動作について説明すると、磁界ＨＸＹが回転する時、バ
ブル磁区が矢印１０６の向きに磁気素子１００に向って
下向きに移動する。

ＨＸＹが方向１にある時、この磁界を停止してゼロまで
減少する。

この為、バブル磁区は素子１００の頂きの極位置１にあ
る。

このバブル磁区を小ループの外へ転送したい時、適正な
向きの電流を導体Ｃに印加する。

このスイッチ電流１ｓは第３Ｂ図に示した期間中に印加
される。

次の方向２では、バブル磁区は■形棒１１０上の極位置
２又は棒１０２の左側の端の極位置２のいずれにも行く
ことが出来るから、磁界Ｈｘｙにとって方向１が決め手
となる方向である。

導体Ｃに小さな電流１ｓを流すことにより、バブルは素
子１１０又は１００の極位置２のいずれか一方に移る。

小ループの外へ転送したい場合、電流１ｓを印加して、
バブルを素子１００に沿って下向きに移動させる。

その後、磁界ＨｘＹを方向２から再開すると、バブル磁
区は素子１００に沿った極位置２に来る。

磁界の方向（位相）２及び２′の間で電流１８を取去る
。

その後磁界ＨＸＹは３−４−１−２という様に普通の回
転を続け、バブル磁区を引続いて伝播させる。

小ループの外へバブル磁区を転送することを希望する度
に、磁界ＨｘＹの同じ始動−停止順序を使う。

磁気棒１１０，１０２の長さによって、スイッチが「保
持の為に駆動する」形式又は「転送の為に駆動する」形
式のいずれになるかが決まる。

例えば、スイッチを「転送の為に駆動する」形式にした
い場合、電流１８がない時、バブル磁区は小ループを引
続いて伝播すべきである。

「転送の為に駆動する」形式では、棒１１０の極位置２
は棒１０２の端にある極位置２より強くすべきである。

その様にする１つの方法は、棒１１０を棒１０２より長
くすることである。

スイッチを「保持の為に駆動する」形式にしたい場合、
磁界ＨＸＹが回転する時、バブル磁区が普通の様に回転
磁界に追従し、小ループから出て行くことになる。

この動作様式では、棒１０２の極２を棒１１０の極より
強くする為、棒１０２を棒１１０より長くする。

この動作様式では：バブルを小ループ内に保持する為に
電流１８が必要である。

第４Ａ図及び第４Ｂ図は、スイッチ電流１８の。

２種類の異なった大きさに対し、第３Ａ図のスイッチに
対する準静止時マージン曲線を示す。

第４Ａ図では、電流１８の大きさが５ｍＡであり、バブ
ルの直径は５ミクロンである。

この曲線のデータをとる為に、方向１の保持磁界は使わ
なかった。

このマージン曲線は、駆動磁界ＨＸＹの関数として垂直
バイアス磁界Ｈｂを示している。

破線は。３６０°の回転磁界ＨＸＹを使った時の真直ぐ
な軌跡の伝播を示す。

実線は第３Ｂ図に示す磁界順序ＨｘＹを使った時の切換
えマージンを示す。

領域■はスイッチが首尾よく動作した時のマージンを示
し、傾城■は、スイッチ電流を印加してもバブルが小ル
ープ内にとどまる領域を示す。

領域■ではスイッチ内で脱落並びに複製が起り、従つて
、相異なるスイッチの動作不良が起った。

第４Ｂ図は、方向１に直流保持磁界が存在する状態で、
転送電流を７．５ ｍ Ａにした時のマージン曲線を示
す。

第４Ａ図のマージン曲線と同じく、破線は３６０°の回
転駆動磁界Ｉ（ｘｙを使った時の真直ぐな軌跡の伝播を
示す。

実線は第３Ｂ図に示す変更磁界順序を用いた場合のスイ
ッチの動作を示す。

即ち、領域■はスイッチのマージンが良好である場合を
示し、領域■及び■は第３Ａ図の転送スイッチの不良領
域を示す。

駆動磁界の連続的な３象限形サイクル この実施例は、３６０°の駆動磁界サイクルの１象現の
間、実質的にオフ（即ちＨＸＹの振幅が減少した）連続
的な駆動磁界ＨＸＹを用いて、バブル磁区を１つの伝播
通路から別の伝播通路へ転送する為に使われる種々のス
イッチを示す。

スイッチ動作を希望する時、駆動磁界を停止し、その後
の時点で（反対方向の様な）異なる方向から再開する前
述の磁界順序と対照的に、この実施例では３象現形駆動
磁界順序が連続的に印加される。

即ち、この３象限形サイクルが記憶装置動作にとって正
常のサイクルである。

磁気回路の内、転送スイッチ以外の所でのバブルの運動
は、記憶装置内の全ての装置が３象限形磁界サイクルを
印加することによって動作するので、切換え動作によっ
て撹乱を受けない。

第５Ａ図乃至第８図は、転送スイッチ及び伝播素子の両
方を動作させる前述の３象限形磁界サイクルを発生する
為に使うことが出来る種々の波形を示している。

例えば第５Ａ図は、正弦状成分ＨＸ及びＨＹから成る正
弦状駆動磁界を示しており、第５Ｂ図は第５Ａ図の波形
に対する正味の磁界のりサージュ波形である。

磁界Ｈｘ及びＨＹが、周知の様に、Ｘ及びＹ駆動コイル
に流れる正弦状電流波形によって発生される。

例えば種々の駆動磁界サイクル並びにこういうサイクル
を発生する回路を示す米国特許第３９５２２９２号を参
照されたい。

第５Ａ図では、正弦状駆動磁界ＨＸ及びＨＹは互いに時
間ｔだけ位相がずれている。

この図でｔ＝τ／４である。

ここでてはＨＸ又はＨＹのいずれかの周期である。

これは、スイッチ電流を印加する間、ＨＸＹをゼロにし
たい場合にとり得る最短遅延時間である。

即ち、第５Ｂ図で、磁界ＨＸＹは方向２から方向１に進
む時、２７０°にわたって連続的に回転する。

その後ゼロに減少し、方向２から再開する。

勿論、磁界の方向１及び２の間、ＨＸＹがゼロである時
にスイッチ電流１８を印加することが出来る。

磁界ＨＸＹに対抗する必要がないので、こうすると所要
のスイッチ電流が最小限で済む。

第６Ａ図は遅延時間ｔ＝τ／８である場合の波形Ｈｘ及
びＨＹを示す。

これらの波形のリサージュ図形が第６Ｂ図に示されてお
り、この図から、磁界ＨＸＹが位相１及び２の間にある
象限では、完全にゼロにならないことは明らかである。

この磁界サイクルにすると、データ速度は僅か（１０％
）増加するが、ＨＸＹがゼロに達するｔ≧τ／４の遅延
時間の場合の利点が幾分失なわれる。

即ち、第６Ａ図及び第６Ｂ図の磁界サイクルを使う時に
必要な切換え電流の大きさは、第６図の場合には磁界Ｈ
ｘＹがゼロにならないので、第５Ａ図及び第５Ｂ図の磁
界サイクルを使う場合に必要な切換え電流の大きさより
も大きくなる。

磁界成分ＨＸ及びＨＹを発生する為に使う実際の駆動回
路の不完全なタイミング並びに実際の立上り特性の為、
公称遅延時間がτ／４より長い磁界サイクルを使うこと
が望ましい。

第７図は遅延時間を一τ／４である正弦状駆動磁界Ｈｘ
Ｙを示す。

然し、方向１に保持磁界Ｈ１が印加される。

これは直流磁界であって、磁界ＨＸＹがオフである時に
情報を保持し易くする。

勿論、転送動作の間、正味の磁界ＨＸＹ＋Ｈ１がゼロで
はないから、ここで説明している始動−停止形スイッチ
の切換え電流１Ｓを幾分増加することが必要である。

回路の動作を長い開停止する際、持久型にする為に保持
磁界Ｈ１を使う場合、磁界ＨＸＹが位相２−３−４−１
と回転する間、反対方向（方向３）の直流磁界をコイル
から供給すると、マージンを改善することが出来る。

こうすると、駆動磁界ＨＸＹの他に磁界Ｈ１を印加する
場合に較べて、バブルの伝播に対するマージンが改善さ
れると共に、データ速度が改善され。

正弦状駆動磁界はこの実施例の不可欠の構成要素ではな
い。

例えば、Ｘ及びＹ駆動コイル三角形の電流パルスを加え
て、第８図のリサージュ図形に示す様な三角形駆動磁界
ＨＸＹを発生することが出来る。

三角形の駆動磁界も、他の形式の駆動磁界も、ここで説
明する３象限形の様式でスイッチを動作させるのに満足
な磁界サイクルを発生する。

この点、３象限形動作を幾分変更し、磁界Ｈｘｙの振幅
の変化が１象限より短い期間又はそれより長い期間に亘
って起る様にしてもよいことに注意されたい。

基本的な動作は、連続的であるが、バブルの通路を決定
する為にスイッチ電流を印加する時には大きさが変化す
る駆動磁界を使うことである。

この駆動磁界がバブルの伝播並びに切換え動作の為に使
われる。

第９図、第１２図及び第１３図は、３象限形駆動磁界サ
イクルを使うことが出来る種々のスイッチ及び伝播素子
を示す。

これらの伝播素子及びスイッチは例にすぎず、当業者で
あれば、３象限形駆動サイクルを用いて非常によく動作
する他の構成要素並びに形状を容易に設計することが出
来よう。

詳しく説明すると、第９図はバブル磁区を移動させるＹ
−１形棒磁気回路を示す。

こういう回路は従来公知であり、１９７６年７月２８田
と出願された係属中の米国特許出願通し番号第７０９３
５８号に詳しく記載されている。

具体的に言うと、２つの小ループＭＬ１及びＬ２の一部
分が示されている。

３象限形磁界サイクルＨｘＹにより、これらの小ループ
内のバブル磁区がＹ形棒１１４及び１形棒１１６に沿っ
て、矢印１１２の向きに伝播する。

各々の小ループの底に角のＹ形棒素子１１８がある。

入力シフト・レジスタＳＲ１がＹ形棒１２０及び１形棒
１２２で構成される。

レジスタＳＲ１は入力源から、矢印１２４で示す方向に
沿って磁区を小ループに持って来る為に使われる。

レジスタＳＲ１から小ループに磁区を転送する為、破線
で示した書込み転送スイッチ１２６が設けられている。

これは第１Ｂ図に示した形式のＹ形棒で構成された転送
スイッチである。

この実施例では、この転送スイッチはＹ形棒１２８を持
ち、導体ＣがＹ形棒の根元側の脚と交差する。

Ｙ形棒１２８はＮｉＦｅの様な任意の磁気材料で構成す
ることが出来るが、導体Ｃは同じ材料か、或いは金の様
な他の導電材料で構成することができる。

■形棒１３０が、小ループと転送スイッチ１２６との間
に配置されている。

次にスイッチ１２６の動作を説明する。

磁界ＨＸＹが方向２にある時、バブル磁区がＹ形棒１２
８の左側アームの極位置２にある。

磁ｘｘ Ｙが方向３に回転すると、バブル磁区がＹ形棒
１２８に沿って、この素子の根元の極位置３へ移動する
。

その後磁界ＨＸＹが位相３及び４の間でゼロになる。

位相３及び４の間に、適正な極性の電流１８を導体Ｃに
印加すると、磁界ＨＸが方向４にある時、バブル磁区が
■形棒１３０上の極位置４に移動する。

電流１８がない時、バブル磁区はＹ形棒１２８の右側ア
ームの極位置４に移動する。

この為、スイッチ１２６は通常オフであり、導体Ｃに電
流１８が存在しない限り、バブル磁区は小ループに転送
されない。

これは「転送の為に駆動する様式のスイッチの動作であ
り、これが好ましい。

勿論、バブル磁区を小ループに転送せずに、レジスタ８
Ｒ１内に保持したい場合、周知の様にそれらをこのレジ
スタに再循環させ又は消滅させることができる。

小ループ内にあるバブル磁区は、磁界ＨＸＹが振幅を変
えずに３６０°にわたって連続的に回転する時と全く同
じ様に、Ｙ形棒１１４及び■形棒１１６に沿って伝播す
る。

希望によっては、前に述べた様に、磁界ＨＸＹの他に、
方向３の小さな保持用直流磁界を印加することが出来る
。

そうした場合、この小さな保持磁界を克服しなければな
らない為、切換え電流１８は僅かながら増加しなければ
ならない。

第１０図は第９図のＹ形棒スイッチ１２６の準静止動作
における上側マージンを示す曲線である。

実線の曲線は３象限形磁界サイクルで動作する場合のマ
ージン曲線であり、破線は駆動磁界ＨＸＹに普通の完全
な３６０°の磁界サイクルを使ったスイッチ動作のマー
ジン曲線である。

このグラフから明らかな様に、普通の３６０°の磁界サ
イクルを使う時、スイッチ動作のマージンが低下する。

この為、３象限形磁界サイクルは、上側マージンを増加
するという点で、ＳＬＭ形スイッチの動作を改善する。

この改善は、導体のＮ ｉ Ｆ ｅにおける磁化反転効
果を軽減することによって得られる。

勿論、伝播素子の様な他の構成要素は、３象限形磁界サ
イクルを印加する間、普通の様に動作する。

バブルの運動がこの３象限サイクルによって悪影響を受
けないから、磁気回路内の他の所でのバブルの運動は切
換え動作によって撹乱を受けないから、磁気回路は他の
利点が得られる様に設計することが出来る。

例えば第９図に示す形式の停止−始動形スイッチを使っ
て、バブル磁区を発生する為にヘヤピン形ループに大電
流を使う代りに、複製発生装置からのデータの流れを小
さな電流で制御することが出来る。

３象限サイクルを使うことに伴う別の利点は、磁気抵抗
形感釦装置が雑音を拾うことに関係することである。

駆動磁界ＨＸＹの向きが変わると、感知装置内の磁化の
反転に起因するバルクハウゼン雑音信号が生ずるので、
バブル磁区が存在しない時、この様な雑音を拾うことが
普通に起る。

３象限サイクルを使うと、感知装置は、磁界’ＸＹの内
、ＨＸＹを最小限にした象限の間だけ感知信号をストロ
ーブする様に構成することが出来る。

この為、こういう種類の雑音が実質的にない状態で磁区
が感知される。

３象限サイクルを使うことによるもう１つの利点は、第
１０図に示す様に、スイッチ動作のマージンが一層よく
なることである。

更に詳しく言うと、スイッチは、切換えの際、導体Ｃに
沿ってバブルの崩壊を生ずることがよくある。

然し、バブル磁区がＹ形棒１２８の根元に沿って導体の
下を移動する時に磁界ＨＸＹを最小限にしたので、切換
えの間も、スイッチが切換えの為に付勢されていない時
も、この崩壊が抑圧される。

勿論、記憶回路の設計という点から見た３象限サイクル
の最も明白で基本的な利点は、これが記憶装置動作の正
常のサイクルであることである。

即ち、磁気回路内の他の所にあるバブルの運動はこの磁
界サイクルによって撹乱を受けない。

これが、駆動磁界ＨＸＹの方向を変えた最初の実施例に
示す始動−停止形スイッチに較べて何よりも大きな利点
である。

そういう実施例では、バブル片肉の伝播回路並びにその
他の構成要素は、磁界サイクルの変化を許容出来る様な
ものにしなければならない。

第１２図及び第１３図は第１１図の３象限形磁界サイク
ルで動作するスイッチを示す。

この磁界サイクルは普通のＴ形及び■形棒に沿ってバブ
ル磁区を移動させる為にも使われる。

前に第３Ａ図及び第３Ｂ図について述べた様に、この３
象限すイクルが、バブルの通路の、切換えだけでなく、
普通のバブルの伝播にも使われることを別にすれば、こ
の３象限サイクルは第３Ａ図のスイッチの動作について
述べた磁界サイクルと同様である。

即ち、以下説明するスイッチ動作は、本質的には前に第
３Ａ図及び第３Ｂ図について述べた所と同じである。

詳しく説明すると、第１２図は、バブル磁区が矢印１３
２の向きに時計廻りに移動する小ループＭＬで構成され
た回路の一部分を示す。

この小ループは臼型的にはＴ形棒１３４及び■形棒１３
６で構成される。

Ｔ形棒のトグル・スイッチが変形Ｔ形棒１３８及び■形
棒１４０で構成される。

シフト・レジスタＳＲ１がＴ形棒１４２及び■形棒１４
４で構成される。

レジスタＳＲ１は、第１１図に示した磁界サイクルによ
り、バブル磁区を矢印１４６の向きに右へ移動させる為
に使われる。

Ｔ形棒の転送スイッチにより、バブル磁区を小ループＭ
Ｌから取出すことが出来る。

磁界ＨｘＹが位相１から位相４に移る時、バブル磁区が
小ループの右側に沿って位置Ａから位置Ｂ、更に位置Ｃ
へ移動する。

位相４ではバブルがＣにあるが、位相１では変形Ｔ形棒
１３８上の位置りにある。

位置りは、磁界の次の位相２で、バブルが位置Ｅにも位
置Ｅ′にも行くことが出来るから、臨界的な位置である
。

導体Ｃの小さな電流により、バブルを位置Ｅ又はＥ′の
いずれにも向けることが出来る即ち、導体Ｃに第１の向
きの電流を通すと、バブルがｙへ行く様に刺激され、反
対向きの電流により、バブルはＥに行く様に刺激される
。

バブルがＥへ行く場合、バブルは小ループを出て、レジ
スタＳＲ１へ伝播する。

バブルが位置Ｒへ行く場合バブルは小ループ内に保持さ
れる。

磁気棒１４０，１４８の長さにより、導体Ｃに電流がな
い場合、バブルが通常位置Ｅ又は位置Ｅのいずれに行く
かが決まる。

即ち、電流パルスを印加した時以外、バブルを小ループ
内に保持したい場合、位置Ｅに関連する極は位置ｙに関
連する極よりも強くすべきである。

この為、棒１４０を１４８より長くする。

第１３図に示す書込みスイッチは、第１２図の読出しス
イッチと同様に動作する。

この為、小ループはやはりＭＬで表わし、入力シフト・
レジスタをＳＲ１と記しである。

小ループＭＬがＴ形棒１５０及び■形棒１５２で構成さ
れる。

磁界ＨＸＹ（第１１図）が印加されると、バブル磁区が
矢印１５４で示す様に、小ループに沿って時計廻りに移
動する。

転送スイッチを使って、磁区を入力レジスタＳＲ１から
小ループを持って来る。

転送スイッチは広義にみると、変形Ｉ形棒１５４及び変
形Ｔ形棒１５６で構成される。

Ｔ形棒１５６は根元部分１５８を持ち、その長さが極Ｅ
の強さを決定する。

導体ＣがＴ形棒１５６と交差する。

入力レジスタＳＲ１がＴ形棒１６０及びＩ形棒１６２で
構成される。

動作について説明すると、磁界ＨＸＹの向きが変わる時
、磁区がＳＲ１に沿って位置Ａから位置Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ
等へ移動する。

位相１では、バブル磁区がＴ形棒１５６の底にある位置
りにある。

磁界Ｈが位置２に移動すると、極位置Ｅ又はＥ′のいず
れかへ移動することが出来る。

この場合も、（位相１及び２の間でＨＸＹの振幅が減少
している間）導体Ｃの電流の向きにより、ＨｘＹが位相
２になった時、こ（６２つの位置のどちらがバブル磁区
を受取るかが決定される。

バブルが位置Ｅ全行く場合、大ループを伝播し続ける。

バブルが位置ｙへ行く場合、磁界ＨＸが継続する時、バ
ブルは位置Ｆ、Ｇ、Ｈへ入り、こうして小ループ；に入
る。

棒１５８の長さは、位置ｙの強さを位置Ｅの強さに対し
て調節する為に使われる。

この発明を例示する為に幾つかの異なる構造上の形状を
説明したが、当業者であれば、この他の形状も使うこと
が出来ることが理解されよう。

例２えば、最初の実施例について説明した始動−停止形
磁界順序は、非対称半ディスク（Ｃ形棒）の様な構造や
、曲線或いは三角形の伝播素子で構成された連続ディス
ク構造に使うことが出来る。

特に、３象限形伝播サイクルをこういう構造に用いて、
バブル磁区をうまく伝播させることが出来ると共に、Ｃ
形棒の伝播素子から成る半ディスクと両立し得る様に設
計された転送スイッチに首尾よく使うことが出来る。

この発明はバブル磁区がたど・る通路を決定する為に制
御電流を使う転送スイッチを主な対象とするものである
が、更に具体的に言えば、転送に必要な電流の大きさを
最小限に抑えたこの様なスイッチを提供する方式を対象
とする。

この為、平面内駆動磁界が非常に少さな振幅まで減少し
つつあるか或いは減少した時間の間、転送作動を行なう
。

更に、磁区片上にある他の磁気素子のマージンを乱さず
に、こういうことを達成する方式並びに構造を提供した
。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は転送動作の間、駆動磁界順序を変えた始動−
停止様式で動作する転送スイッチを用いた大ループ／小
ループ形バブル磁区記憶装置の回路図、第１Ｂ図及び第
１Ｃ図は第１Ａ図に示したスイッチの動作を説明する為
に第１Ａ図の回路の一部分を示す図、第２Ａ図は第１Ａ
図の回路に用いた書込み及び読出し転送スイッチとは異
なる書込み転送スイッチ（第２Ｂ図）及び読出し転送ス
イッチ（第２Ｃ図）を用いた大ループ／小ループ形バブ
ル磁区記憶装置の回路図、第２Ｂ図及び第２Ｃ図は転送
動作の間、駆動磁界ＨＸＹの順序を変更する始動−停止
動作様式における第２Ａ図の転送スイッチの動作を説明
する為の図、第３Ａ図は第３Ｂ図の駆動磁界を用いて始
動−停止動作様式で動作させることが出来るＴ形棒トグ
ル・スイッチを示す図、第３Ｂ図は第３Ａ図のトグル・
スインその動作に使われる駆動磁界の変化を示す線図、
第４Ａ図及び第４Ｂ図は始動−停止様式で動作する第３
Ａ図のスイッチのマージン曲線を示すグラフ、第５Ａ図
、第５Ｂ図、第６Ａ図、第６Ｂ図、第７図及び第８図は
電流制御式転送スイッチに必要な電流の大きさを減少す
る為に用いることが出来る駆動磁界ＨＸＹの種々の３象
限形波形を示す線図で、第５Ａ図及び第５Ｂ図は１種類
の正弦状駆動磁界を示し、第６Ａ図及び第６Ｂ図は別の
種類の正弦状駆動磁界を示し、第７図は保持磁界と一緒
に用いる正弦状駆動磁界を示し、第８図は三角形態動磁
界を示す。 第９図は３象限形駆動磁界で動作する伝播素子及び転送
スイッチを用いたバブル磁区片の図、第１０図は第９図
の転送スイッチが、普通の３６０°にわたって回転する
駆動磁界で動作する場合並びにこの発明に従って３象限
形駆動磁界で動作する場合の上側マージン曲線を示すグ
ラフ、第１１図は第１２図及び第１３図に示すバブル磁
区回路でバブル磁区の転送を行なう為に使われる３象限
形駆動磁界ＨＸＹを示す線図、第１２図及び第１３図は
第１１図に示した磁界サイクルによって動作する転送ス
イッチ及び伝播素子を用いたバブル磁区回路の一部分を
示す図である。 ３０・・・書込み転送スイッチ、５０・・・駆動磁界源
、５２・・・転送電流源、５６・・・Ｙ形棒、５８・・
・■形棒、ＣＩ 、Ｃ２・・・導体、ＨｘＹ・・・駆動
磁界。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 磁界の再配向に応答して磁気バブル磁区が移動する
   通路を選択するためのスイッチ装置であって、上記磁界
   が再配向するにつれてバルブ磁区が移動するための上記
   通路を定める少なくとも１つの磁気素子と、上記スイッ
   チを経て上記バルブ磁区が辿る通路の選択を行なうため
   の電流を通す導体と、上記通路選択時においても上記磁
   界を同一方向に回転させる手段と、上記磁界の振幅を減
   じるための手段と、上記磁界の振幅が減じられる時に保
   持磁界を加える手段と、上記磁界の振幅が減じられる時
   に上記導体を通して電流を流すための手段とより成るス
   イッチ装置。 ２ 上記磁界が上記導体における上記電流の存在時及び
   不在時の両方において連続的なサイクルを呈する事を特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のスイッチ装置。